机械搅拌对絮团分选超净煤的影响研究

机械搅拌是絮团分选超净煤过程中至关重要的环节。通过理论计算和分析,论证了絮团形成过程中搅拌能量场输入的必要性,试验分析了搅拌转速、搅拌时间对絮团粒度及超净煤分选的影响,对比了经两种不同超细粉碎方式粉碎后的煤颗粒形成的絮团大小和超净煤分选结果的差异。结果表明:颗粒间的相互作用势能存在能垒峰,机械搅拌能量场的输入,赋予了煤粒克服能垒的动能,使其能在疏水势能作用下发生聚团。粒度越小,需要输入的搅拌能量就越高。粒度较小的煤颗粒,随着搅拌转速、时间的增加,絮团粒度及超净煤产率出现小幅度的升高后逐渐降低。较强的搅拌能量场输入有利于分选出灰分更低的超净煤。与搅拌磨粉碎后的煤样相比,经气流磨粉碎后的超细煤形成的絮团粒度较大,分选出的超净煤产率和灰分较高。

煤的超细粉碎与超净煤的分选

分析了6种不同变质程度煤样的无机矿物组成、嵌布粒度, 研究了煤样粒度和煤中无机矿物的解离度与磨煤时间之间的关系, 并通过分选试验探明了粉碎粒度、无机矿物解离程度及其种类对分选效果的影响. 试验研究表明, 只有当煤的粒度粉碎到<10μm时, 无机矿物才能得到较充分的解离; 煤中的无机矿物主要是黏土, 黏土含量小的煤可以分选出超净煤, 反之, 黏土和黏土与有机物连生体含量高的煤, 很难分选出灰分低于2%的超净煤; 黏土含量高的煤, 经过球磨后, 在煤浆中出现大量和稳定的微小气泡, 影响了超净煤的分选精度; 低阶煤经球磨后, 表面亲水性增加, 即使粉碎粒度很细, 用絮团-浮选也无法分选出超净煤.

选择性聚团法制备超净煤的机理研究

研究了选择性聚团法深度脱灰机理.通过改变用油量和搅拌时间,观察了聚团形态,结果表明:随着油用量和搅拌时间的增加,聚团的平均粒度逐渐增大,精煤的灰分降低.随着pH值的增大,ζ电位的绝对值变大,分散体系越稳定.分散剂的加入使ζ电位的绝对值变大,分散剂的加量以1kg/t为好.

煤泥絮团分选超净煤的试验研究

为探索处理动力煤选煤厂煤泥的新途径,以动力煤选煤厂煤泥为研究对象,分析了煤泥的性质、煤泥中矿物质的种类和嵌布特征,通过分步释放浮选试验考察了该煤泥的理论精煤产率和灰分,分析了煤泥经超细粉碎后分选超净煤的可行性。基于扩展DLVO(EDLVO)理论,论证了絮团浮选前采取高剪切搅拌的必要性,研究了高速搅拌对颗粒和药剂之间的促进作用。采用絮团浮选方法,对超细粉碎后的煤泥进行了超净煤分选试验,探讨了高剪切搅拌叶轮线速度、搅拌时间、煤泥粒度和非极性油用量与分选效果的关系。试验结果表明,只有在高速搅拌的情况下超细粉碎后的煤泥颗粒才能形成絮团,并且在与药剂作用后,降低了需要输入的搅拌功耗;高速搅拌还可以促进药剂的分散,从而增加药剂与煤颗粒的碰撞概率;若要达到较好的絮团分选效果,需要一定程度的搅拌强度和适当的搅拌时间。当粉碎平均粒度为4.70μm、非极性油用量为135.24 kg/t、叶轮线速度为12.56 m/s、搅拌时间5 min时,分选出的超净煤灰分达到1.15%,产率为69.23%。

超细粉碎方式对超净煤分选效果的影响

针对不同超细粉碎方式的作用特点,选用搅拌磨、气流磨、胶体磨、球磨,研究不同粉碎方式对超净煤分选效果的作用,发现采用胶体磨加工处理得到的超净煤产率最高为84.55%,灰分最低为0.83%,更有利于提高超净煤的分选效果。为了研究磨矿方式对超净煤分选效果促进作用的机理,通过粒度分布曲线和SEM研究超细粉碎方式对煤粒几何特征的作用,结果表明胶体磨加工处理后粒度分布均匀,细化充分有效避免了细粒再次聚团;煤粒表面没有明显的断裂,存在大量凹凸,尖角被钝化。通过AFM,FTIR和润湿热曲线研究不同超细粉碎对煤粒的表面化学性质的作用,AFM结果表明,胶体磨处理的煤样表面粗糙度最大,Rq=2.96 nm,高度变化较大,暴露更多的官能团,因此煤样解离更充分;FTIR结果表明胶体磨处理后煤样表面官能团含量发生显著变化,疏水基与亲水基吸收峰面积比值最大为0.084,煤样中的有机质和无机质更有效的解离,煤样疏水性改善;润湿热曲线表明胶体磨处理后煤样与非极性油有更强烈的作用,润湿热为1.384 J/kg,有利于煤粒形成结构紧实、选择性好的絮团。形成密实稳定选择性好的絮团,可以有效地提高超净煤的分选效果。

基于分形维数分析剪切力场对超净煤分选的作用

针对目前物理法制超净煤工艺中絮团形成过程动力学指标和絮团形态学变化与超净煤分选效果之间关系研究的不足,应用分形维数分析了剪切力场中絮团形态和粒径的非线性变化并解释了其与超净煤分选效果之间的关系。通过量纲分析法,确立絮团分形维数与搅拌速度的函数关系;通过二维分形维数的研究,描述和表征颗粒群体的整体性和平均性;通过絮团多重分形图谱的研究,揭示絮团分形变化的动力学过程。进而确立絮团生成动力学过程中的控制指标,以期为超净煤制备过程中的工艺操作提供科学依据,为实际工程应用提供适当的控制参数的指导。研究表明,机械搅拌速度为2 000 r/min时,絮团的二维分形维数有最大值1.762,此时絮团具有密实的结构和合适的粒径;多重分形图谱特征参数f(α_(max))具有最大值0.796,此时絮团粒径最大,数量最多。故此时分选出的超净煤有最高产率84.314%,最低灰分0.831%。

煤炭的深度物理加工与超净煤的制备

论述了煤炭深度物理加工和超净煤制备的意义，介绍了煤炭的化学方法、物理方法脱灰以及针对炼焦煤的深度脱灰几种典型的煤炭深度加工工艺。采用化学脱灰，对所有煤种都可以使煤的灰分降到1％以下，采用物理方法脱灰，因煤种而异，可以使煤的灰分降到〈1％或者1％～3％。

物理法分选超净煤

论述了开发超净煤分选技术的意义 ,介绍了超净煤分选技术现状和 3种典型的分选方法及其分选结果。

低阶煤表面改性制备超净煤初探

针对低阶煤—准格尔煤表面含氧官能团多、孔隙率高、表面疏水性差且改性困难的特点 ,经过初步的探索试验说明 :经添加多种高速剂进行调浆后 ,采用常规浮选药剂可实现对该煤样的浮选分离 ,并获得了较好的浮选指标。

煤泥分选超净煤的药剂研究

选取动力煤选煤厂煤泥为研究对象,利用傅里叶红外光谱（FTIR）仪和接触角测量仪对比了超细粉碎后的煤泥以及和乳化柴油作用后的煤泥的官能团和润湿性的变化,分析了在絮团浮选中乳化柴油的作用机理。在此基础上,研究了乳化柴油的种类和用量以及分散剂或起泡剂的添加对煤泥絮团分选超净煤的影响。试验结果表明,乳化柴油中的非离子型表面活性剂极性基与煤表面的合氧官能团发生氢键吸附,使煤表面含氧官能团含量减少,接触角增大,疏水性增强;1~#乳化柴油的浮选效果优于2~#乳化柴油;1~#乳化药剂的最佳药剂用量为57.96 kg/t;在分选过程中添加分散剂后得到的超净煤灰分减小,产率也减小;添加起泡剂后分选效果优于单独使用乳化柴油的分选效果。

超净煤制备过程中絮团生长的多重分形行为研究

为了研究絮团形成过程中的多重分形行为,对机械能输入过程中絮团的生成和碎裂过程进行图像采集和分析。通过分析多重分形图谱及其特征参数的变化趋势,针对絮团的生长规律、絮团形态进行了定量化的描述。结果表明,随着絮团的生长和碎裂,多重分形图谱的形态发生规律性偏移,描述絮体分布均匀性的多重分形谱宽Δα呈现先增加后减小的变化趋势。描述絮团最大和最小概率单元数目比例关系的Δf(α)显示体系中细粒颗粒占主导地位,绝对值先减小后增加,表明细颗粒先减少后增加。

微粉化超净煤燃液生产工艺的研究

介绍了一种微粉化超净煤燃液的生产方法:简述了其主要生产设备及参数,介绍了研磨工序、压滤工序、超净煤燃液高强剪切工序的生产过程,分析了不同研磨时间、剪切时间和剪切速率对微粉化超净煤燃液粒度和黏度的影响。结果表明,采用该工艺生产的微粉化超净煤燃液具有特定的粒度分布及良好的流变特性,可应用于直喷式燃油发动机。

水射流解离煤的分形特征

利用高压水射流粉碎机与球磨机对煤进行超细解离,对解离后的煤颗粒进行了扫锚电镜分析,利用扫锚电镜图像。基于图像处理技术与分形理论,计算了粒度分布分形维数、边界形状分形维数与节理表面分形维数。利用上述3种分维数对解离后的煤颗粒的分形特征进行了研究。

水煤浆技术发展现状及其新进展

介绍了我国普通水煤浆的发展现状、采用的工艺流程、使用的主要设备和添加剂,以及普通水煤浆的应用领域及其使用效率,分析了普通水煤浆存在的问题,并介绍了国内外精细水煤浆的研制情况,制备工艺、试验结果及其应用前景。

面向21世纪的煤化工

煤炭是中国的主要能源和资源，但同时也是主要的污染源。从保护环境、合理利用有限的化石资源的角度和中国的具体国情考虑，应该大力开发温和化高效净煤的新工艺，使煤炭资源逐步由能源型利用转化为材料型利用。近年来，我们在煤的溶剂萃取，脱硫降灰机理，煤相关模型化合物反应，煤焦油中稠环芳香族化合物的分离精制，功能性高分子单体的合成及一氧化碳高效吸附剂的制备等方面做了大量的研究工作。结合这些研究工作，本文介绍了煤化工的研究和开发现状，包括各种净煤工艺、煤基化学品工艺和煤基碳素材料工艺。基于煤炭资源的有限性，减少燃煤污染的迫切性和煤炭资源高附加价值利用的必要性，强调煤的非燃料利用应是煤化工的重要发展方向。

煤化学研究的现状和重点分析

由于煤炭在能源中的地位稳固、前景良好,煤化学研究虽然面临困难,但各国仍在坚持和发展。本文在介绍了煤化学研究现状后,重点讨论了超净煤,加氢裂解和煤制高分子材料的研究和开发,并提出了有关建议。

基于D-最优混料设计的长焰煤浮选药剂的优化

随着优质无烟煤资源的逐渐枯竭,国内外学者广泛的采用储量较为丰富的低阶煤制取超净煤,但采用常规浮选药剂浮选超细颗粒低阶煤时药耗大,分选性差。为了改善超细颗粒低阶煤浮选效果,以神东超细颗粒长焰煤为研究对象,选取非离子型表面活性剂(曲拉通X-100、司盘-80)和常规捕收剂煤油为原料制备新型复合浮选药剂,采用D-最优混料设计的试验方法,建立了复配药剂不同配比与浮选精煤灰分和产率之间的回归模型;通过因子作用分析和响应分析,研究了曲拉通X-100、司盘-80和煤油配比对浮选精煤灰分和产率的影响规律,并探讨了复配药剂中的因子作用与交互作用;通过优化试验,获得了复配药剂的最佳配比。结果表明:浮选精煤灰分和产率不仅受曲拉通X-100(A)、司盘-80(B)、煤油(C)复配药剂单因子的影响,还受复配药剂因子间交互作用的影响;在药剂配比中B或C因子所占比例较大时,会对精煤灰分和产率产生显著的影响,复配药剂因子作用对浮选精煤灰分和产率影响的大小为:B>C>A;A与B,B与C之间存在显著的交互作用,复配药剂因子间交互作用对精煤灰分和产率影响的大小为:BC>AB>AC;复配捕收剂的最佳配比为:曲拉通X-100体积分数0.7%、司盘-80体积分数1%和煤油体积分数98.3%;在最佳配比条件下通过浮选试验可以得到灰分为1.54%、产率为56.04%的超净煤;在相同试验条件下与常规捕收剂相比,该复配捕收剂具有降低药耗、提高精煤产率和降低灰分的特点,具有较好的浮选效果。

不同溶剂及1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐热溶解聚对羊场湾煤萃取行为的影响

溶剂萃取是制备超净煤和研究煤分子结构的重要方法之一,对于实现煤资源高效清洁转化具有重要意义。选取中国宁东羊场湾(YCW)煤作为研究对象,考察多种溶剂及添加离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim][AC])对煤萃取效果的影响。结果表明,煤的萃取产率从大到小的顺序遵循着含氮类、醇类、酮类、烃类的规律。所选取的9种溶剂中,二甲基亚砜对YCW煤的萃取产率最高。对于同类溶剂而言,极化率越大,萃取产率越高。研究还发现,离子液体[Emim][AC]的添加可以显著提高YCW煤在溶剂中的萃取产率。此外,离子液体的回收率也可达到91.5%。

基于矩阵PBM的煤粉超细粉碎过程研究

建立基于研磨过程机理的煤粉超细研磨动力学模型可以预测超细磨出料的粒度分布和指导优化磨机的研磨效率,降低研磨能耗,对制备低灰分的超净煤具有非常重要的作用。通过田口(Taguchi)正交实验设计,使用实验室1.5 L立式搅拌磨机考察了不同煤的物性参数、磨介尺寸和煤粉比处理量对于超细研磨的影响,将基于研磨过程特征的动力学模型矩阵粒群平衡模型(Matrix Population Balance Model,M-PBM)用于煤粉的搅拌磨机超细研磨出料的粒度预测,并结合Rosin-Rammler粒度分布模型,精确地预测出料产品在任意筛下累积含量对应的颗粒粒度。通过极差分析,探讨了煤的灰分、磨介尺寸和煤粉比处理量对于超细研磨能耗和比通量的影响大小,基于对煤粉超细研磨过程中煤-灰解离过程的分析并结合Tomoyoshi的比表面积能耗公式,探讨了煤的灰分与能耗的关系,并进一步建立了煤的灰分、磨介尺寸和煤粉比处理量与磨机研磨比通量和能耗的关系式,研究发现搅拌球磨机湿法超细研磨的粒度变化规律符合一阶线性动力学假设,在定搅拌转轴转速和所考查的研磨粒度变化范围内,煤的灰分对搅拌磨机的比通量和能耗的影响是最大的,建立的研磨能耗和比通量关系式表明在10μm(p50)以下的超细粉磨粒度范围内,煤的研磨能耗随着灰分的提高、磨介尺寸的减小(磨介尺寸在0.3~1.8 mm)和比处理量的增大而减小,而比通量随着灰分的提高、磨介尺寸的减小和比处理量的增大而增大。